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摘要：为了改进水电站的运行方式，使水能资源被充分合理的利用，大中型水电站的扩建增容成为水电能源开发的关键措施之一。由于我们国家地大物博，环境因素较复杂，许多引水式水电站均与水工隧洞的施工相关。本文主要阐述了引水式水电站的开发，及引水式水电站的水工隧洞施工可能会遇到的问题，并就实际情况与调查研究提出了相应的对策。
关键词：引水式水电站；水工隧洞
为了达到水能资源优化配置，有效提升资源的利用率，目前在我国普遍应用到了跨流域多水源引水式水电开发。因为许多引水式水电站都与水工隧洞的施工相关，针对各类水工隧洞开挖断面的选择通常由隧洞沿路的施工方法、水力条件、地质条件等因素而决定。下面我们简要分析下引水式水电站水工隧洞施工。
1.分析引水式水电站的开发
当前的引水式水电站的设计主要是根据有压隧洞深埋开展，得到一定的山岩地场应力，进而对压隧洞的内外荷载进行承载；流速设计时要合理，通常低于常规设计流速，使水击强度降低，不再给“气垫式调压室”提供有利条件，进而解决了“气垫式调压室”复杂且投资高的难题。这种新型引水式水电站实现气垫式调压室及附属设施的取消，而其它工程项目与布置则与引水式水电站方案一样。通常将引水式水电站开发方案分为以下几种：
第一，先进行上游河道坝或闸取水，之后通过压隧洞引水，然后经过调压井、分岔管、发电厂房和尾水渠最终到达下游河道。这种设计方案主要是通过设置调压井或池来释放和吸收压力水道中的水击力，控制水击压强。
第二，先通过上游河道低坝或闸取水，之后进行无压水道引水，经过压力前池、压力管、分岔管、发电厂房、尾水渠到达下游河道。这种设计方案是为了确保有压水道长度降低，实现降低水击的效果。
第三，先通过上游河道坝或闸取水，之后通过有压隧洞引水，实现一坡到底、深埋，再经过气垫式调压室、分岔管、地下式发电厂房、尾水隧洞至下游河道。针对实际情况来决定尾水隧洞是不是需要设置调压井。此种设计方案主要是通过有压隧洞深埋得到一定的山岩地场应力，对隧洞内外荷载进行承载，进而消除隧洞衬砌环节；由气垫式调压室代替调压井，实现释放和吸收压力水道中的水击能量，有效控制水击强度。
第四，首先由上游河道坝或闸取水，通过有压隧洞引水实现深埋，再经过分岔管、发电厂房、尾水隧洞到达下游河道。这种设计方案主要是通过有压隧洞深埋得到很大的山岩地场应力，对隧洞内水压力做到承载，使隧洞衬砌减少；应用较低流速，对水击压强的数值进行限制，将“气垫式调压室”取消了。
2.水工隧道施工出现的问题
因为我们国家地理环境较繁杂，所以在引水式水电站水工隧道施工时，对岩石的岩性、岩层的分布、岩石的构造、现场的自然天气和地下水的分布等情况要综合考虑，以便有效提升工程的质量和施工的安全性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆下面我们对水工隧道施工过程中出现的问题进行分析和探讨：
2.1岩爆
探洞施工开挖和理论分析表明，岩爆的发生将受到类别、岩体结构等条件的控制，主要发生在岩体完整性好、岩质坚硬致密的Ⅱ类围岩中，次为Ⅲ类围岩中，而在Ⅳ类围岩中则较少出现；岩爆以弱~中等为主，局部地段将出现强岩爆；岩爆形态以连续、零星分布的松脱、片状剥落为主。
2.2岩溶
长探洞揭示的情况和岩溶水文地质综合研究表明，工程区岩溶发育微弱，岩溶形态主要表现为沿裂隙面溶蚀，不存在厅堂型、暗河型的地下岩溶系统，具有特殊的高山峡谷岩溶发育特征。
2.3分析有害气体
一般情况下，隧洞围岩中的有害气体常储存在T2y5、T2b臭大理岩中，使用锤击能散发出H2S气体，另外属钻爆法施工过程中会产生CO2、CO和粉尘等，针对有害气体的监测、通风试验分析和岩石化学成份分析，证明围岩当中S含量很小，在施工过程中出现的H2S气体含量在6ppm以内，对人体不具有伤害。针对施工时产生的有害物质及有害气体，尤其是在独头段含量超于允许浓度，肯定会对施工人员的健康和安全造成伤害。可是在施工时做好各种措施，合理设计独头段的施工方式，是可以有效限制粉尘含量和有害气体，进而确保人员身体健康和安全，实现安全生产标准。
2.4分析隧道涌水
水电站引水隧洞施工时隧洞涌水是所面临的一个重要难题，依照调查所知的工程区岩溶水文地质情况，推测拟建引水隧洞的涌水特点跟探洞的涌水情况类似，也就是涌水有大流量和高水头的特征。单点瞬时涌水量和稳定涌水量极可能大于探洞，在引水隧洞施工时假如没有设置防渗措施，可依照涌水预测方法对单洞稳定涌水量级进行预测，通常控制在8.44m3/s以内，同时将最大突水预测量控制在5至6m3/s范围内。在引水隧洞施工时，地下水处理措施和超前预报是其技术关键所在。
3. 分析水工隧洞施工时采取的解决对策
遵照水工隧道施工的经验和不断研究证明，大多数隧道施工问题基本可以采取措施将危害降低到最小化。所以在施工时需要对隧道的地貌特征和地理环境进行全方位思虑，做好各项预防方案，促进工程进度的推进，进而确保工程施工的稳定性和安全性。下面我们具体分析下水工隧洞施工问题的解决措施：
3.1水工隧洞施工中岩爆的处理
辅助洞施工表明，对岩爆发育程度的预测是比较准确的。目前产生的岩爆以中等~中等偏弱为主，局部有强岩爆发生。采用应力解除孔、快速锚杆、挂网喷混凝土、辅以格栅拱架等治理、防护综合措施，可以有效降低岩爆对施工的影响。
3.2分析衬砌结构设计及围岩稳定性
现阶段，在选用隧洞衬砌桔构上面采取的措施主要为：依照隧洞沿枝的地质状况采用先进的衬砌桔构，进而使内水压力通过衬砌桔构到达周围岩体上。假如山岩压力较小或地质条件良好时，让岩石承接内水压力，做到省去衬砌环节。通过分析和研究高外水压力作用下隧洞衬砌结构设计和高地应力前提下隧洞围岩稳定性。调查结果证明，开挖隧洞后围岩有很强的自稳能力，通过分析围岩稳定情况，其与成洞要求相符；针对断层等较差地段，假如采取恰当的支护措施同样可以满足成洞条件。因为地下水位很高，水工隧洞不会出现内水外渗现象，所以不同于普通的水工隧洞，衬砌需要达到减小糙率，保护围岩，重点不在于防渗；处理原则以堵为主，有效结合堵排，同时衬砌结构可以保持一定的渗透性，方便释放外水压力，进而合理解决高外水压问题。
3.3分析地下水的预测处理措施
目前为止，我国通过对引水隧洞区域的岩溶水文地质条件和工程地质进行大量的试验和勘探证明，工程区域岩溶水文地质条件较繁杂，可是岩溶发育程度弱，于水工隧洞通过的高程附近，与大型岩溶管道系统相遇的机率很小，岩溶形态主要是溶蚀裂隙型式。同时工程区域岩溶裂隙水较多，出现多次大量涌水，并且涌水点还有流量大和水头高的特征，所以在水工隧洞施工中地下岩溶水的处理和预报是其面临的重要技术问题。对于引水隧洞可能出现的涌水问题，地质预报通过综合预报方法来开展。结合工程地质法、超前钻孔和仪器法，运用长距离和宏观预报成果，对重点地段提前判断和分析，针对容易发生涌水的部位，比如断层、岩性变化和褶皱带等部分，增强预测预报。合理采用宏观预报、中长距离预报和短距离预报以及地下水灾害临近预警等措施，进而构建健全和完善的引水隧洞施工地质预报体系。
4结语
在引水式水电站水工隧洞施工的过程中，很多岩洞的洞室群布置复杂，外水压力高，隧洞沿线岩溶发育，工程地质条件复杂，设计及施工技术难度很大。我国在不断的探索研究，施工的质量也在逐步提高。
论文作者:徐先锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：隧洞论文; 水工论文; 岩溶论文; 水电站论文; 围岩论文; 河道论文; 气垫论文; 《防护工程》2018年第16期论文;